異質結電池的製備方法與流程
2023-06-25 10:48:36 1
本發明涉及太陽能電池製備領域，更具體地說，它涉及一種異質結電池的製備方法。
背景技術：
當前，基於P型或N型襯底的各種高效率光電轉換器件不斷湧現，尤其是以氫化非晶矽與單晶矽襯底所構建的異質結電池(HIT)因其出色的光電轉換效率而備受研究關注。
公告號為：CN102779907A的中國專利公開了一種高效異質結電池的製備方法，包括：a.對矽片進行清洗；b.對所述矽片的兩個表面進行拋光處理，使所述兩個表面獲得拋光形貌；c.將抗化學液腐蝕滲透的用於單面制絨的掩膜貼附於經拋光處理的所述兩個表面之一上；d.對帶有掩膜的矽片進行納米線結構製備，以使暴露在外的拋光面在制絨後獲得納米線結構形貌而帶有掩膜的表面保持所述拋光形貌；e.對帶有所述納米線結構的矽片進行預清潔處理；f.通過幹法反應離子刻蝕的途徑對所述絨面作微刻蝕處理；g.選擇恰當的化學清洗液進一步除去在矽片表面殘留的銀粒子且對矽片進行脫水；h.剝離所述掩膜後對具備納米線構造的矽片實施針對性的後清洗處理；以及i.在經清潔的所述矽片上進行異質結電池製作。通過製備矽基納米線絨面形貌以大大降低電池表面對光吸收的反射損失，還針對該絨面結構提出了較有效的乾濕法相結合的化學後處理工藝，解決了因絨面結構及雜質銀粒子等引起的清洗難題，故在獲取並保持襯底良好表面光學性能前提下，經濟有效的完成了矽基納米線形貌異質結電池的製備。
但上述的高效異質結電池的製備方法仍會存在一個缺陷：上述的工藝都是暴露在空氣中，從而電池在製作的過程中極易被氧化，形成自然氧化層，對電池效率造成不利影響。
技術實現要素：
針對現有技術存在的不足，本發明在於提供一種電池在製作的過程中不易被氧化的異質結電池製備方法。
為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種異質結電池的製備方法，
步驟1：將材料和加工設備置於密閉真空的環境中，真空環境一側設置有出料門，另一側設置有進料門；
步驟2：對矽片進行清洗處理；
步驟3：對所述矽片的兩個表面進行拋光處理，使所述兩個表面獲得拋光形貌；
步驟4：將抗化學液腐蝕滲透的用於單面制絨的掩膜貼附於經拋光處理的所述兩個表面之一上；
步驟5：對帶有掩膜的矽片進行納米線結構製備，以使暴露在外的拋光面在制絨後獲得納米線結構形貌而帶有掩膜的表面保持所述拋光形貌；
步驟6：對帶有所述納米線結構的矽片進行預清潔處理；
步驟7：通過幹法反應離子刻蝕的途徑對所述絨面作微刻蝕處理；
步驟8：選擇恰當的化學清洗液進一步除去在矽片表面殘留的銀粒子且對矽片進行脫水；
步驟9：剝離所述掩膜後對具備納米線構造的矽片實施針對性的後清洗處理；
步驟10：在經清潔的所述矽片上進行異質結電池製作；
步驟11：在製作完的異質結電池外包覆一層保護膜；
步驟12：最後將異質結電池傳送至真空的環境外。
通過採用上述技術方案，將製作異質結電池的原料和設備置於密閉真空的環境下進行製作，使異質結電池在製作的過程中不易被氧化，從而減少對電池效率造成不利影響。
本發明進一步設置為：通過真空泵對密閉真空的環境進行抽氣處理。
原料通過進料門進入和異質結電池加工完後從出料口穿出，或多或少會有空氣進入到密閉的真空環境中，通過採用上述技術方案，真空泵對密閉真空的環境進行抽氣處理，可以提高真空環境的真空度，使異質結電池在製造的過程中更不容易被氧化。
本發明進一步設置為：密閉真空的環境在出料和進料同時進行。
通過採用上述技術方案，出料和進料同時進行，操作一次後，真空泵對密閉真空的環境只需要抽氣一次即可，不需要在出料後抽氣一次，進料後又要抽氣一次，操作起來更為方便且節能。
本發明進一步設置為：將密閉真空的環境溫度控制在5-10℃。
現實真空的環境下不可能保證絕對的真空，或多或少會有空氣的進入，通過採用上述技術方案，將密閉真空的環境溫度控制在5-10℃，使電池加工的環境處於低溫環境，從而電池在製作的過程中更不易被氧化。
本發明進一步設置為：對密閉真空的環境進行除溼處理。
通過採用上述技術方案，對密閉真空的環境進行除溼處理，空氣中水分減少後使電池在製作的過程中更不易被氧化。
本發明進一步設置為：所述步驟2進一步包括：將所述矽片置於丙酮和異丙醇中交替進行超聲波洗滌；以及將經超聲波洗滌的矽片置於按預定比例混合的氨水和雙氧水的混合液中進行洗滌。
本發明進一步設置為：所述步驟3進一步包括：用預定濃度配比的鹼液對所述矽片的表面進行拋光處理，以去除所述表面上的機械損傷層。
本發明進一步設置為：所述掩膜為酚醛樹脂薄膜。
本發明進一步設置為：所述步驟5進一步包括：將經所述納米線結構製備的矽片置於濃硝酸中浸漬；再用去離子水進行洗滌；以及將經洗滌的矽片置於預定配比的氨水和四甲基銨混合液中，並以氧氣鼓泡方式進行洗滌。
本發明進一步設置為：所述步驟10進一步包括：將經清潔的所述矽片浸泡於預定濃度的氫氟酸溶液；經浸泡後的矽片轉移到等離子體增強化學汽相沉積腔室進行低溫i/p層及i/n 層沉積；在經沉積的矽片的非晶矽層上沉積預定厚度的透明導電氧化物薄膜；以及在所述矽片的兩個表面上絲網印刷載流子收集電極並蒸鍍鋁導電薄膜。
綜上所述，本發明具有以下有益效果：將製作異質結電池的原料和設備置於密閉真空的環境下進行製作，並將密閉真空環境的溫度控制在5-10℃，對密閉真空環境進行除溼處理，使異質結電池在製作的過程中不易被氧化，從而減少對電池效率造成不利影響。
附圖說明
圖1為本實施例的流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其並不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求範圍內都受到專利法的保護。
如圖1所示，一種異質結電池的製備方法，包括：
將材料和加工設備置於密閉真空的環境中，真空環境一側設置有出料門，另一側設置有進料門，密閉真空的環境溫度控制在5-10℃（溫度可以設定為5℃、7℃或者10℃），並在密閉真空的環境內放置乾燥劑對其室內進行除溼處理。
對矽片進行清洗處理，將矽片置於丙酮和異丙醇中交替進行超聲波洗滌（超聲波洗滌的時間為20分鐘、23分鐘或者25分鐘），洗滌溫度為30℃、35℃或者40℃；以及將經超聲波洗滌的矽片置於配比為3∶1∶1-8∶1∶1的DI+NH4OH+H2O2溶液以洗去表面附著的小分子顆粒及無機粒子，洗滌時間為30分鐘、40分鐘或者60分鐘，溫度設定為60℃、70℃或者90℃。
用濃度為10wt％-48wt％的 NaOH或KOH溶液對矽片的表面進行拋光處理，以去除表面上的機械損傷層使兩個表面獲得拋光形貌，拋光處理可以在70-90℃之間的溫度下進行，刻蝕量可以在10-45μm之間。
將抗化學液腐蝕滲透的用於單面制絨的掩膜貼附於經拋光處理的兩個表面之一上。
對帶有掩膜的矽片進行納米線結構製備，納米線結構製備在清洗機中進行，且清洗機中具有濃度為0.005-0.1mol/L的AgNO3溶液與1.0-10mol/L的HF溶液在室溫下按照體積比為1∶1-1∶5比例混合的溶液，制絨工藝時 間可以控制在10-60分鐘，掩膜為酚醛樹脂薄膜，以使暴露在外的拋光面在制絨後獲得納米線結構形貌而帶有掩膜的表面保持拋光形貌。
將經納米線結構製備的矽片置於濃硝酸中浸漬，再用去離子水進行洗滌，以及將經洗滌的矽片置於65-69wt％的濃硝酸溶液裡靜置3-15分鐘；然後，將之轉移到體積比為1∶1-5∶1 的NH4OH(濃度一般為3.0％-10.0％)與TMAH(濃度一般為1.0％-5.0％)的 混合液中，通入高純氧鼓泡浸泡15-45分鐘。
利用含有氟或硫的離子氣氛在低功率密度下對絨面的表面進行刻蝕，該反應離子刻蝕可以是在直流等離子體或微波等離子體條件下選擇刻蝕反應氣體為SF6+O2或CF4+O2，控制反應功 率密度使得反應速率低於0.5μm/分鐘，時間則不超過45s。
使用體積比為1∶1-1∶5的Na2S2O3(濃度 0.1-1.0mol/L)與異丙醇混合液，處理時間為15-60分鐘，脫去矽片的表面上殘留的銀粒子，以及在氫氟酸中進行脫水，在HF(1.0wt％-10.0wt％)+HNO3(55wt％-65wt％)的溶液中 刻蝕30s-120s；HF(1.0wt％-10.0wt％)+HCl(1.0wt％-5.0wt％)溶液中浸漬2 分鐘-5分鐘；然後於80-100℃條件下在體積比為1∶1-1∶6的H2O2(濃度30％) 與濃H2SO4混合液中氧化處理10-30分鐘；最後的標準RCA清洗分別經過 4∶1∶1-7∶1∶1的DI+NH4OH+H2O2溶液及5∶1∶1-8∶1∶1的DI+HCl+H2O2溶液，處理溫度為60-80℃，時間均控制在10-20分鐘，至此完成對納米線形貌的矽基襯底的電池製作前清洗。
將剝離掩膜後的矽片置於氫氟酸和硝酸的混合液中浸漬10-20分鐘；氫氟酸或鹽酸浸泡，水洗後將矽片轉移到濃硫酸和雙氧水混合液中；以及RCA清洗矽片表面。
將經清潔的矽片浸泡於預定濃度的氫氟酸溶液；經浸泡後的矽片轉移到等離子體增強化學汽相沉積腔室進行低溫i/p層及i/n 層沉積，i/p層及i/n層的製作要求溫度低於250℃，在經沉積的矽片的非晶矽層上沉積預定厚度的透明導電氧化物薄膜；以及在矽片的兩個表面上絲網印刷載流子收集電極並蒸鍍鋁導電薄膜。
在製作完的異質結電池外包覆一層保護膜，保護膜為塑料薄膜。
最後將異質結電池通過出料門傳送至真空的環境外，製作異質結電池的原料同時通過進料門運送到密閉真空環境內，完畢後通過真空泵對密閉真空的環境進行抽氣處理。